SNCrW钢晶粒度及碳化物的控制研究.docx

SNCrW钢晶粒度及碳化物的控制研究方静贤(宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司,上海200940)摘要:SNCrW钢属奥氏体耐热钢,固溶态的奥氏体晶粒度和碳化物的分布是影响其力学性能的主要因素。对该钢进行了热处理和热变形加工试验。结果表明,采用分段加热锻造,即钢锭或钢坯先高温加热,然后再于1150～900℃加热锻造,能有效控制该钢的奥氏体晶粒度和碳化物分布形态。关键词:SNCrW钢;奥氏体晶粒度;碳化物;均匀化处理中图分类号:TG142.73文献标识码:A文章编号:100821690(2009)03200582004StudyonControllingAusteniticGrainSizeandCarbideinSNCrWSteelFANGJing2xian(SpecialSteelBranch,BaoshanIronSteelCo.,Ltd.,Shanghai200940)Abstract:SNCrWsteelbelongtoanausteniticheat2resistantsteelandtheausteniticgrainsizeandthecarbidedis2tributioninSNCrWsteelundersolution2treatedconditionareessentialfactorsaffectingitsmechanicalproperties.Heattreatingandheatdeformationworkingwereinvestigatedforthissteel.Theresultsindicatethataforgingprocesswithsteppedheating,thatis,ingotorbilletisfirstlyheatedatahighertemperatureandthenheatedandforgedat1150～900℃,caneffectivelycontrolthegrainsizeandthedistributionpatternofcarbidesinSNCrWsteel.Keywords:SNCrWsteel;austeniticgrainsize;carbide;homogenizingtreatmentSNCrW(3Cr20Ni10W2)钢是制造船用大功率柴油机排气阀杆的专用耐热奥氏体不锈钢。与4Cr14Ni14W2Mo钢相比,提高了Cr含量,降低了C、Ni含量,高温强度相当,但耐腐蚀性能大大提高,是重负荷柴油机排气阀杆的理想材料。众所周知,船舶由于受到风浪的冲击而产生较大的颠簸,造成排气阀在整台柴油机往复倾斜的动态下工作;又由于排气阀在燃油、压缩空气的爆炸区环境下工作,所以排气阀直接受到爆炸所引起的高温(≥540℃)、高压冲击及交变负荷的作用;同时由于部分燃油、空气在高温、高压条件下分解产生化学腐蚀性较强的硫和矾等有害物质,因此排气阀必需在化学腐蚀性较强的条件下工作。综上所述,由于排气阀的服役条件比较恶劣,所以对排气阀的材料要求苛刻特殊,即不但应具有足够的强度、韧性和表面硬度,而且应具备高温、高压下的耐腐蚀性能。SNCrW钢是奥氏体不锈钢,固溶态组织为奥氏体+碳化物,因此,固溶态的奥氏体晶粒度及碳化物的数量、颗粒度及分布形态是影响该钢性能的主要因素。针对SNCrW钢的质量问题,拟通过调整热变形加工工艺以提高SNCrW钢组织的均匀性。1SNCrW钢的质量问题1.1生产流程SNCrW钢200mm锻棒生产流程为:原材料准备→电弧炉+AOD+LF冶炼,浇注422mm电极→电渣重熔→锻造→固溶→检测。1.2低倍组织在200mmSNCrW锻棒上切取20mm的低倍试片,浸入70℃盐酸溶液中,其低倍组织形貌如图1,发现靠近中心区域分布着不均匀的白亮斑。1.3显微组织在低倍片的白亮区域及正常区域各取一片高倍试样进行分析。试样经FeCl3溶液腐蚀,其组织形貌见图2(正常区域)及图3(白亮区域)。正常组织为均匀细小的奥氏体晶粒上弥散分布着碳化物颗收稿日期:2008211219作者简介:方静贤(19712),女,工程师,上海人,1994年毕业于上海大学,主要从事不锈钢的生产与研究工作。联系电话:021226032821E2mail:fangjingxian@·58·《热处理》2009年第24卷第3期区奥氏体晶粒细小,反之晶粒较大。采用能谱仪对碳化物质点进行成分分析,结果见图5。可见,白亮斑是由约60%Cr、20%Fe、15%W和5%Ni组成的M23C6碳化物聚集形成的。图1SNCrW钢的低倍组织Fig.1MacrographofSNCrWsteel粒,白亮区域的组织为晶面上分布着密集的碳化物颗粒,并掩盖了奥氏体晶粒。同时,X射线衍射分析结果显示,固溶态的SNCrW钢锻棒组